基于复解析带通滤波器的ZOOMFFT法应用于齿轮故障诊断

齿轮出现故障时,在振动信号频谱图中出现形式各异的调制边频带,其中包含有丰富的齿轮故障信息,对边频带进行分析,必须有足够高的频率分辫率.搭建齿轮故障诊断试验台,基于LABVIEW的虚拟仪器平台建立数据采集系统.将基于复解析带通滤波器的ZOOMFFT法应用到故障齿轮振动信号的边频带分析.实验证明,该法提高了频谱分析的频率分辨率,便于准确提取边频带信息,进行故障诊断.     

考虑齿廓修形直齿轮传动系统动态响应数值分析

计算不同修形量下直齿轮时变啮合刚度及静态传递误差等参数,建立单级齿轮副动力学模型,分析齿轮系统在不同修形量下动态响应特性。研究发现,采用变增量逼近的方法能很好的求取非标准渐开线齿轮啮合过程中啮合点的位置。动态传递误差频谱中包含刚度激励的谐波成分和齿轮系统本身的固有频率成分,当两频率成分发生重合时,齿轮系统会发生动态传递误差振幅随时间变化越来越大的情况,应当极力避免。     

基于LTCA的高速齿轮传动系统非线性动态特性分析

为研究高速齿轮传动系统的动态特性问题,建立了考虑时变啮合刚度激励、误差等因素的非线性弯-扭耦合动力学模型。采用承载接触仿真(LTCA)方法,结合当量误差啮合理论,计算了模型中的时变啮合刚度和啮合误差激励条件。利用数值方法求解得到系统的动态响应特性。结果表明:在时变啮合刚度和啮合误差激励因素影响下,系统表现出很强的非线性特性;转速从7000r/min变化到15000r/min时,时间历程一直表现为非周期变化;增大轮齿啮合刚度和提高加工精度等级可改善动态响应特性。为高速齿轮传动系统的动态稳定性设计提供理论基础。     

含太阳轮缺齿故障的行星齿轮传动系统动态特性研究

针对故障因素对行星齿轮传动系统动态特性影响不明确的问题,采用Hertz接触理论计算齿轮副啮合力的方法,有效的引入了太阳轮缺齿故障因素,建立了行星齿轮传动系统动力学分析模型;模拟系统在太阳轮出现缺齿情况下的工作过程,分析故障因素随着系统输入转速和负载变化对传动系统动态特性的影响。数据表明:太阳轮出现缺齿故障时,太阳轮浮动轨迹半径增大;啮合力基频及倍频周围出现边频带,低频区域出现大量低频带;随着转速和负载的增加,各轮齿间啮合力正常波动和冲击幅值均增大。该结果可为行星齿轮传动系统的设计制造、使用监测和故障诊断提供理论依据。     

啮合阻尼对人字齿行星齿轮传动系统均载特性影响分析

采用集中参数法建立人字齿行星齿轮传动系统纯扭转非线性动力学模型,考虑时变啮合刚度、齿侧间隙、综合传动误差等激励对振动特性的影响。采用Runge-Kutta法对系统动力学方程组进行数值迭代求解,获得系统的稳态响应。相图借助庞加莱截面技术、频谱分析等手段分析系统的非线性响应形态,研究啮合阻尼对系统动态特性的影响。结果表明：人字齿轮传动系统在多源激励因素作用下表现出丰富的非线性动力学特性;适当增大啮合阻尼,系统由混沌运动状态转化为周期运动状态,系统的振动减弱,稳定性增强。     

风电齿轮箱直齿轮传动系统动态特性影响分析

综合考虑齿轮啮合刚度、齿侧间隙、齿轮啮合误差以及外部激励等多种非线性因素对齿轮传动系统动态特性的影响,建立风电齿轮箱传动系统高速级直齿轮传动的纯扭转非线性动力学模型,用拉格朗日方程推导了传动系统的振动微分方程。采用Runge-Kutta法对直齿轮系统非线性动力学模型进行求解,得到传动系统的时域波形、频谱图和相位图。定量给出齿轮转速、齿侧间隙等参数变化对齿轮传动系统动态特性的影响。结果表明:随着转速和齿侧间隙的增大,传动系统的振动幅值明显增大,系统的振动加剧。为风电齿轮箱传动系统的固有特性,动态响应等动力学特性奠定了一定的基础。     

激励因素对人字齿行星齿轮系统动态特性的影响

为研究激励因素对人字齿行星齿轮传动系统动载稳定性的影响,综合考虑阻尼、时变啮合刚度、齿侧间隙和综合传动误差等激励参数,建立人字齿行星齿轮系统的纯扭转动力学模型。采用Runge-Kutta法进行数值求解;分析在不同啮合频率下,阻尼比、刚度波动系数和综合啮合误差等参数对系统内、外啮合副动载特性的影响;采用三维速度-频率扫描瀑布图、相图和Poincaré映射分析外啮合动载系数突出值。结果表明：内啮合具有更好的振动稳定性和均载性能;当阻尼比增大时动载系数总体呈减小趋势,动载系数随着刚度波动系数和综合啮合误差增大发生失稳现象,波动较剧烈;对动载突变的激励因素值分析,观测到超谐波共振现象;在临界转速时系统处于拟二倍周期振动状态,表明系统在给定区间内处于收敛状态。     

随机啮合参数下辊轧机传动系统动力学特性分析

建立了斜齿6自由度齿轮弯-扭-轴耦合的辊轧机传动系统模型,使用变步长4阶Runge-Kutta数值积分法,对含有时变啮合刚度激励、传动误差激励以及齿侧间隙激励的传动系统动力学模型进行数值分析,得到辊轧机传动系统的动态响应过程。研究结果表明:时变啮合刚度激励、传动误差激励以及齿侧间隙激励的随机性引起齿轮传动系统不同程度的位移振动,并且振动位移均值及均方差随着随机间隙的离散程度增加而增大;由于从动齿侧处于传动系统末端,承受负载大,因此,从动齿侧的振动位移均值及均方差大于主动齿轮的振动位移均值及均方差。该研究为辊轧机传动系统的工程设计提供了参考。     

倒频谱法在齿轮箱故障诊断中的应用

基于LABVIEW的虚拟仪器平台建立数据采集系统,实现了对齿轮进行全生命周期实验过程中采集到大量振动信号数据,提出使用时域分析法（时域同步平均）与频域分析法（功率谱）相结合的信号处理方法对振动信号数据按齿轮可能出现的各种运行状态加以分类,从而有重点的应用倒频谱法对已经出现故障的齿轮箱振动信号进行分析,倒频谱的边频带频谱识别能力有助于研究啮合频率及边频特征,进而准确诊断出齿轮故障性质,并定位出故障齿轮。实验结果得到的齿轮各阶段运行状态数据在工程中很实用,具体涉及齿轮状态判断、故障阈值设定、故障识别及定位等用途。     

含太阳轮故障因素的行星齿轮传动系统动态特性研究

基于故障因素对行星齿轮系统动态特性的影响,用赫兹接触理论,在考虑齿面接触刚度特性的条件下引入弯曲刚度,建立新的传动系统动力学模型。利用扭簧刚度变化分别引入太阳轮裂纹和断齿2种故障因素,分别模拟了行星齿轮传动系统在不同故障因素影响下的运转状态。通过分析动载荷谱、太阳轮浮动轨迹研究故障因素对行星齿轮传动系统动态特性的影响。结果表明:太阳轮出现裂纹故障时,太阳轮浮动轨迹随着裂纹的加深逐渐扩大;在经过裂纹轮齿时,行星轮与内齿圈啮合力振幅少量增加;太阳轮出现断齿故障时,太阳轮浮动轨迹在啮合处发生瞬时大幅度偏移;行星轮与内齿圈啮合力振幅较大,在频域图的低频区域出现大量边频带;故障因素对传动系统的影响随工况条件的改变而变化。     

齿轮传动系统齿根裂纹早期故障识别

建立齿轮系统动力学模型,分析不同深度的齿根裂纹齿轮系统的振动响应和裂纹的故障特征,采用经验模式分解EMD(Empirical Mode Decomposition)方法与频域分析对齿轮早期裂纹故障实验中振动加速度传感器获取的齿轮箱振动信号进行分析。用EMD方法分别将0 mm、2 mm、4 mm的齿轮齿根裂纹故障信号分解为本征模式IMF(intrinsic mode function),对各IMF分量进行频域分析并与仿真信号对比。结果表明:仿真结果可清晰得到齿轮早期裂纹故障的特征频率,通过频谱分析,齿轮裂纹故障其对啮合频率的幅值影响不大,但随裂纹深度增加,啮合频率及其倍频附近的边频带幅值增加;与实验信号进行对比,现象均符合裂纹故障特征。由此可以看出EMD方法可以有效的实现齿轮裂纹早期故障的识别。     

轻载装载机变速箱振动特性分析与试验

为了给装载机变速箱减振降噪提供依据,通过集中参数和有限元法相结合的方式对变速箱进行振动分析。综合考虑液力变矩器激励、齿轮系统内部激励等因素,建立装载机变速箱传动系统的弯-扭耦合动力学模型,求解得到各轴承的动态支反力;建立箱体有限元模型,进行模态分析,以轴承动态支反力为激励,在模态的基础上进行箱体谐响应分析,得到箱体在激励下的振动响应,选择箱体表面的振动测点,分析测点的振动加速度,找到并分析振动峰值及对应振型;最后进行变速箱振动试验,验证仿真的正确性。结果表明：传动系统的激励主要集中在输入和输出平行轴齿轮处,传动系统和箱体振动的峰值频率均和齿轮啮合频率相近,变速箱箱体振动较大的位置位于箱体的底部。试验与仿真对比,试验中存在和仿真相近的峰值频率,仿真和试验所得的振动加速度均方根误差值小于20%,验证了仿真的正确性。     

点蚀故障行星轮系动态特性分析

获取啮合力特性是开展行星轮系故障诊断的基础。运用SolidWorks与ADAMS建立健康状态和太阳轮点蚀故障状态下行星轮系的虚拟样机,合理设置仿真参数,对太阳轮与行星轮之间的啮合力进行仿真研究。结果表明：在太阳轮点蚀故障状态下,太阳轮与行星轮之间啮合力的时域波形具有周期性的冲击和调幅现象;啮合力的频域波形不仅出现了行星架的转频和太阳轮点蚀的故障特征频率,而且在行星轮系啮合频率及其倍频两侧出现了太阳轮点蚀故障特征频率的调制边频带;点蚀越严重,边带主频幅值比增大越明显。研究结果为行星轮系的早期故障诊断提供一定的理论参考     

液压缸驱动下叶片辊轧机传动系统动力学特性北大核心CSCD

为了分析液压缸非线性动力学特性对叶片辊轧机传动系统振动的影响,建立了液压缸与叶片辊轧机传动系统耦合振动模型,考虑载荷作用下齿条基体产生弹性变形,推导出上轧辊二级齿轮-齿条时变啮合刚度,采用Runge-Kutta法求得了系统动力学特性,研究了无杆腔的初始有效长度、齿轮-齿条啮合刚度等参数对辊轧机传动系统的动力学特性的影响。分析表明,无杆腔的初始有效长度的增加,使系统逐步由周期运动进入倍周期运动,最终转为混沌运动;此外,齿轮-齿条啮合刚度引起上轧辊一级齿轮以及上轧辊二级齿轮-齿条的振动位移在初始时刻产生一定的波动,而对下轧辊一级齿轮的运动状态影响较小。     

叶片辊轧机传动系统动力学特性仿真与分析

叶片辊轧机传动系统动力学特性是决定叶片加工质量的关键性能之一。基于虚拟样机技术,采用Pro/E建立辊轧机传动系统三维模型,再将其导入RecurDyn中进行动力学仿真,模型中设置各齿轮、齿轮与齿条间为赫兹接触模型,并以轧辊与叶片间的非线性辊轧力作为模型激励载荷,对传动系统的动态特性进行仿真分析。结果表明:传动系统中,轧辊齿轮-齿条、轧辊齿轮-齿轮以及油缸齿轮-齿条之间的接触力曲线均呈现周期性波动;旋转油缸运动过程中,瞬时速度变化周期与大齿轮及侧齿轮的啮合周期相关;上下轧辊齿轮转速平稳,但在轧辊旋转方向改变瞬间,速度存在冲击现象;运动过程中,上、下轧辊角速度变化趋势与旋转油缸角速度变化趋势基本相同。研究结果为优化叶片辊轧机传动系统结构提供了理论依据。     

基于中心距误差的非圆齿轮动态特性分析

非圆齿轮作为现代工业中最关键的基础件之一,其运动特性直接影响整个机构的运行状况。为了研究中心距误差对非圆齿轮动态啮合力影响,对不同阶数非圆齿轮在中心距误差条件下的动态啮合力进行仿真分析,获取不同中心距误差下非圆齿轮动态啮合力变化趋势。分析表明:随着设定的中心距误差不同,非圆齿轮动态啮合力不同,随着中心距的减小,啮合力波动幅值减小;随着中心距的增大,啮合力波动幅值增大;不同频率下非圆齿轮啮合力幅值变化不同。上述研究可为非圆齿轮传动性能改善、减振降噪提供参考。     

基于虚拟样机技术的数控铣床主传动系统动力学仿真研究

在分析双主轴数控铣床多级齿轮主传动系统运动及受力的基础上,应用ADAMS构建了传动系统的多刚体虚拟样机模型,将Hertz接触理论嵌入仿真模型,实现了齿轮啮合的动态实时仿真,得到了齿轮的动态啮合力,并基于多刚体模型研究了轴线平行度误差对齿轮啮合力的影响.同时利用ANSYS对铣床主轴进行了有限元建模,通过ADAMS建立了传动系统的刚柔耦合虚拟样机模型,分析了主轴在动态下的应力分布.仿真结果为系统传动的平稳性研究和各部件的强度、刚度、疲劳寿命计算提供了参考.     

基于刚度矩阵单元的斜齿轮传动系统耦合振动有限元分析

推导了斜齿轮传动系统的轮齿啮合刚度矩阵;以及传动轴及支承的弹性变形,利用有限元法建立了考虑轮齿啮合刚度的斜齿轮传动系统的弯-扭-轴-摆耦合振动模型;计算了系统的耦合振动固有模态,并分析了轮齿啮合刚度及轴承支承刚度对系统动态特性的影响。     

数控龙门镗铣床主传动系统扭转动力学分析

考虑系统的扭转振动作用,利用Lagrance法建立XK(H)2740数控龙门镗铣床主传动系统的扭转动力学模型.采用MATLAB软件计算了在时变啮合刚度和误差激励下主传动系统的动态响应,验证了主传动系统的动态特性,为机床主传动系统的动态性能优化提供了理论依据.     

某机床振动噪声测试及分析改进

阐述影响机床主轴箱噪声的因素,通过振动信号测试和噪声测试,根据频谱图尖峰频率的主要成份,结合特定转速下啮合频率的计算值,识别了主要噪声源,并提出在变速箱齿轮传动结构设计中应重视的问题,尽可能保证啮合频率不重合,有效降低噪声水平。